201007821 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 關於在 本發明一般關於離子佈植系統，更具體而+ 離子佈植系統中控制粒子汙染的系統與方法。 【先前技術】 在半導體裝置及其他產品的製造中，使用離子佈 統來給予雜質’該雜質通常習知為加入半導體晶圓、顯_、 器面板或其他工件的摻雜物元素。傳統離子佈植系統或： 子佈植機以離子束處理工件以產i m戈P-型的摻質區 域’或在工件中形成鈍化層。當使用於摻質半導體時離 子佈植系統會注入被選定的離子種類以產生所欲的非本 材料。舉料說，以產生自像是m磷之㈣材料的 離子來^行佈植會產生n•型非本質材料晶圓。或者，以產 生自像是调、鎵或銦之材料的離子來進行佈植會產生 導體晶圓中的P-型非本質材料部分。 傳統的離子佈植系統包括離子化所欲掺雜物元素的離 子源該摻雜物疋素接著被加速以形成預定能量的離子 束離子束指向工件的表面以使用掺雜物元素佈植該工 件。離子束的能量離子穿透工件的表面，如此一來它們被 嵌入工件材料中的結晶晶格中以形成具有所欲傳導率的區 佈植處理典型地在高真空處理腔冑中實行，該高真空 處理=至會預防由離子束與殘留物氣體分子碰撞產生的離 子束刀散’也會最小化由空中粒子造成之工件汙染的風險。 201007821 離子劑量與能量是兩種通常用來定義離子佈植的變 數。離子劑量與用於給定半導體材料之佈植離子的濃度有 關。典型地來說，高電流佈植機（通常大於1〇毫安培⑽A) 離子束電流）用於高劑量佈植，而令等電流佈植機（通常可以 到達大約丨毫安培的束電流）則是用於較低劑量的應用。離 子能量用於控制在半導體裝置中的接面深度。形成離子束 之離子的能量衫了所佈植離子的深度等級。高能量處理 (像疋用於形成半導體裝置的退化式井區）典型地需要到達 罾 數百萬電子伏特（MeV)的佈植，而淺接面可以只需求在一千 電子伏特（keV)以下的能量。 往越來越小的半導體裝置發展之持續的趨勢需要具有 作為在低能源傳送高束電流的離子源。高束電流提供必須 的劑量層級，而低能量層級允許了淺佈植。舉例來說，在 互補式金屬一氧化物一半導體（CMos)裝置中的源極/汲極 接面需要高電流低能源的應用。 響用於獲得從固態型式離子化之原子的典型離子源包含 一對蒸餾器與離子化腔室。蒸餾器中的每一者具有掛锅， 坩鍋中放置固態元素或化合物，該坩鍋由加熱器線圈加熱 以蒸發該固態來源材料。被蒸發的來源材料通過喷嘴，或 者被壓縮的氣體也可以直接注入離子化腔室，其中兮氣雜 的/蒸發的來源材料藉由電弧腔室燈絲加以離子化，該電 弧腔室燈絲被加熱至以熱離子化的方式發射電子。 傳統離子源利用可離子化的掺雜物氣體，而該氣體可 以直接由壓縮氣體之來源獲得，或是間接從蒸發的固體獲 201007821 得。典型的來源元素是硼（B)、磷（P)、鎵（Ga)、銦（In)、綈 (Sb)與砷（As)。除了硼之外，大部分的來源元素通常以固體 與氣體的型式被使用。硼幾乎是排他性地以氣體型式被提 供’如三氟化硼（BF3)。 在佈植三氟化硼的狀況下建立包括單電荷硼（B + )離子 的電漿。假如該束的能量層級不是一個因素的話，建立與 佈植充足的高劑量硼進入基板通常不是問題。但是在低能 量的應用中，硼離子束將遭受習知為「束擴大」的狀態的 難題，「束擴大」指的是在離子束内的類似帶電荷離子互 相排斥的趨勢。這一類的互相排料致離子束在傳輸時直 徑擴張，在束線上的多個孔徑導致束的周邊暗角 (V_ing)。當束能量減少時，這種現象嚴重地減少束 的傳輸。 十硼烷是一種用於硼佈植之輸入材料的絕佳 來源之化合物’因為每一個十硼烷分子（‘Η")在蒸發且 離子化時可以提供由十個硼原子組成的分子離子。這樣的 =來源特別適用於用來建立淺接面的高劑量/低能量佈 3為刀子十删燒離子束在每-單位電流中可以佈 在：林t硼離子束十倍的硼劑量。此外，因為十硼烷分子 面上分解成大约原本束能量十分之—的個別原 傳以以同等劑量之單原子㈣子束的十倍能量被 子束傳二特性可以使分子離子束避免典型的由低能量離 子束傳送造成的傳輸損耗。 在圖1中說明一例示性的離子佈植系統10,其令該離 201007821 子佈植系統包含終端12、束線組件14與終端站16。終端 12包括由電源供應22提供電力的合適離子源2〇，其中終 端組構以產生並指引分子十硼烷離子束24通過束線組件 14並且最後到達終端站丨6。舉例來說，該束線組件1 *具 1與其有關的束導引器26和質譜分析器28，其中一雙極磁 場被建立以僅讓合適荷質比的離子在束導引器26的出口端
通過孔uo到達配置在終端站16的工们2(例如半導體晶 圓、顯示器面板等等）。 但是在分子十硼烷離子佈植進入工件32期間，各種汙 染物（沒有顯示）典型地隨著時間從分子十硼烷離子束Μ產 生，並且打擊、黏附或沉積在各種元件34上（該等元件像是 沿著束路徑配置的孔徑3〇與法拉第裝置36)。舉例來說， 一、各種疋件34的碰撞可能進一步喷濺汙染物（沒有顯 不)在位於束路徑沿途的其他表面上'然而當十硼烷分子的 解離與B10HX+ (所欲親離子）的分裂可能會發生時，十蝴 院離子源的施行會導致單—粒子的汙染議題，而且本質大 的粒子可以在離子佈㈣統1G㈣各種元件34與表面上 快速累積。 ' :統上來說，藉由手工清潔元件34與表面以從離子佈 二：除汙染物，其中該各種元件被移除、清潔然後置 由操：者青：典型地在離子佈植系統的排程維護期間 作者之時=勞2、=典型地耗費成本，這不只是從操 間的增加li、 來看’也從與該維護相關停機時 曰 造成之離子佈植系統10減少的效率與良率的角 7 201007821 度來看。 作為一個替代方案，蝕刻劑氣體（像是高反應性的鹵化 物或氟氣體）被導引進入離子佈植系統10以企圖藉由汙染 物與蝕刻劑氣體之間的化學反應移除汙染。但是這個溶液 典型地需要離子佈植機10中氣韹的改變，其中從離子佈植 機吹除用於佈植離子進入工件32的來源材料氣體，然後使 用蝕刻劑氣體來移除汙染，而且在再一次引入用於另一工 件處理的㈣材料氣體之前，進—步從佈植機吹除該餘刻 劑氣體。這一類的蚀刻劑氣體可以移除-些汙染物或㈣ 的汙染物，但是使用蝕刻劑氣體典型地需要可觀的時間， 不僅僅是引人氣體的時間，纟需要允許#刻劑氣體與汗染 物反應並蝕刻汙染物的時間’與一旦蝕刻完成時從離子佈 植系統移除蝕刻劑氣體的時間。這一類蝕刻劑氣體的使用 可能因此減少離子佈植系統10的 刃双年因此減少佈植機的 座重。 從而，本發明的一個目標是以有時間效率的方式提供 充分減少在分子離+去始h ^ 仕刀于離子束線組件令之粒子汗染的方# 備，在其中促進了有效的汗毕# 、°x 丁未物緩和且可以達成高產詈虚 局可靠性之進人工件的分子離子佈植。 N產量與
【發明内容J 本發明藉由提供減少在分 沾士，i ⑽▲ 刀于離子佈楂系統中粒子汙 的方法以克服先前技術的限制，其中該汙染不是: 離子佈植系統中移除’而是 要從 散得換。之後下面會呈現 201007821 本發明的簡化概述以提供對於本發明一些方面的基本了 解。這個概述不疋本發明的延伸概要。該概述意圖不在於 指出本發明的關鍵或重要元素，也不會描述本發明的範 疇。它的目的是以簡化的形式呈現本發明的一些觀念，作 為將在後面呈現之更詳細說明的序幕。 本發明一般而言針對在離子佈植系統中用於轉換汙染 的氣體來減少在離子佈植系統中之粒子汙染的設備與方 法。該方法包含提供用於經由離子束佈植離子進入一或多 個工件的離子佈植系統，該離子束像是分子離子束。舉例 來說，該離子束包含像是十硼烷或是十八硼烷的硼烷。舉 例來說’該離子佈植系統包含在選擇性真空下的一或多個 元件，其中該一或多個元件具有與配置在其上之離子束形 成相關的一或多種汙染物，且其中該一或多種汙染物通常 處在第一狀態。 根據本發明，選擇性地將包含水蒸氣的氣體進入離子 佈植系統，其中該氣體通常與該一或多種汙染物的至少一 部分反應。從而該一或多種汙染物的至少一部分通常會轉 換成第二狀態。舉例來說，十硼烷汙染物通常被轉換成蝴 酸與二硼烷氣體之一或多種。 根據另一方面’該離子佈植系統接著被抽空，其中位 在第二狀態的該一或多種汙染物的至少一部分維持配置在 該一或多個元件上。舉例來說，硼酸通常殘留在該一或多 個元件上，而二硼烷氣體通常可以從離子佈植系統被抽 空。舉例來說，硼酸通常不會在該一或多種工件上產生粒 201007821 子汙染。 舉例來說，當離子佈植被進人該—或多個卫件時，可 以讓含有水蒸氣的該氣體持續流進離子佈植系統。或者在 非生產時㈣可以選擇性地讓該氣體流人離子佈植系統， 該非生產時間像是在處理批量之間的時間或系統維護之間 為了完成上述目標與相關目標，本發明包含以下全面 性說明的特點與在中請專利範圍中特別指出的特點。下列 的說明與隨_式會在本發明的具體心性實施例中詳細 提出。但是這些實施例可以使用本發明之原則的各種方式 中的-些方式來加以表^在連結圖式—起考量時從下 列本發明的詳細說明中，本發明的其他目# '優點與新穎 特徵將會變得明顯。 【實施方式】 本發明通常針對用於在離子佈植進入一或多個工件期 間減少粒子汙染的方法與設備。更特別的I，該方法提供 引入含有纟蒸氣的非触刻聽體至可以從蝴烧化學物質產 生離子的離子佈植系統，其中汙染物通常從離子佈植系統 中被轉換’而不是從離子佈植系統中被移除。從而，本發 明現在將參照圖式詳細說明，其中類似的元件符號從頭到 尾被用來參照類似的元件。應該了解的是，這些方面的說 明僅僅是解釋性的’而不應該以限制性的理解加以看待： 在接下來的說明中’為了解釋之用，會提出更多種特定的 201007821 細節以提供對本發明透徹的了解。然而對於習於此技術者 來說明顯的是，本發明可以在沒有這些特定細節下實施。 為了得到對本發明更詳細的了解，圖2說明了以方塊 圖形式摇繪的例示性離子佈植系統丨〇〇，其中該例示性離子 佈植系統適用於施行本發明的一或多個方面。該系統1〇〇 包含離子佈植設備101，該離子佈植設備1〇1包含離子源 102’該離子源102用於產生一數量的離子，該數量的離子 φ 可操作以沿著離子束路徑P移動，因此定義了用於佈植離 子進入工件丨〇4(例如半導體晶圓、顯示器面板等等）的離子 束103。舉例來說，該離子源ι〇2通常包含電漿腔室ι〇5、 處理氣體源106與電源1〇8’其中藉由應用來自電源的電力 在電漿腔室内從處理氣體產生正電荷離子。處理氣體源1〇6 可以包含像是可離子化氣體之來源材料或蒸發的固體來源 材料或先前已經被蒸發的種類。舉例來說，對於佈植進入 工件104的η-型佈植，該來源材料可以包含硼、鎵或銦。 φ 舉例來說，對於Ρ-型佈植，該來源材料可以包含砷、磷或 銻。 該離子源102進一步包含與其有關的擷取組件1〇9，其 中帶電離子在施加至此的擷取電壓vExtraet下從離子源被擷 取出來。擷取電源110可操作以提供擷取電壓VBxtract，其 中該擷取電壓可以進一步被調變。束線組件丨i 2進一步被 提供在離子源102的下游，其中該束線組件通常接收該帶 電離子。舉例來說，該束線組件丨12包含一或多個元件丨14， 像是束導引器116、質譜分析器u 8與孔徑12〇，其中該一 201007821 或多個元件可操作以形成及形塑離子束1〇3。 舉例來說，質譜分析器118進一步包含場產生元件， 像是磁鐵（沒有顯示），其中該質譜分析器通常提供橫跨該離 子束103的磁場，因此根據離子的荷質比以變動的彈道偏 斜來自離子束的離子。舉例來說，行經磁場的離子經歷了 才曰引所欲％質比之個別離子沿著束路徑p行進且偏斜不欲 荷質比之離子遠離束路徑的力。一旦經由該質譜分析器 118，離子束103被指引通過孔徑12〇，其中該離子束通常 被限制以產生用於佈植進入工件丨的精確束。 © 離子佈植系統100進一步包含終端站丨24,其中該工件 104通常放置在終端站124。在積體電路裝置、顯示器面板 與其他產品的製造中，通常希望均勻地佈植摻雜物種類橫 跨工件104的全部表面。離子佈植設備1〇1可以因此組構 以佈植離子進入單一工件1〇4(例如一「排序」離子佈植機）， 其中該工件通常放置在位在終端站124内的基座或夾具上 (沒有顯示）^或者，該離子佈植設備1〇1可以組構以佈 植離子進入更多個工件104(例如「整批」離子佈植機），⑬ 其中該終端站124包含旋轉鍛坯（沒有顯示），在其上有 多個工件相對於離子束103平放。應該注意的是任何可操 作以從離子源擷取離子並且佈植離子進入一或多個工件的 離子佈植設備被視為落在本發明的範疇之中。 在一個例子中，離子佈植設備101進一步包含通常位 於沿著離子束1〇3的路徑p的阻障。在一個例子中，該阻 障126通常放置在束線組件112與終端站124之間。舉例 12 201007821 來說’該阻障126可操作以選擇性地阻擋離子纟1〇3進入 終端站124。舉例來說，豸阻障126可操作以平移及/或旋 轉移入或移出離子束路徑p，其中該離子束iG3通常被避免 進入終端站124或是撞擊在工件1〇4上。或者，該阻障126 位在終端站I24内，其中該阻障通常放置在工件104下游 沿著離子束路徑P的位置。該阻障126可以充當一或多個 目的之用’像是大致上阻撞離子纟1G3及/或提供用於分 _ 析離子束（例如法拉第裝置）的量測元件。 離子佈植系統100進一步包含控制器128，其中該控制 器可組構以控制離子佈植設備101。舉例來說，控制器128 可操作以控制用於產生離子的電源1〇8與擷取電源ιι〇，其 中該離子束路徑P通常被控制。該控制器128進一步可操 作以調整與質譜分析儀118和其他東西相關之磁場的強度 與偏向。在另一個例子中，該控制器128進一步可操作以 控制阻障126相對於離子束路徑P的位置，並控制工件1〇4 參 在離子佈植設備1〇1内的位置。將可了解的是，該控制器 可以包含處理器、電腦系統及/或用於系統ι〇〇之全部 控制的操作器（例如與由操作者之輸入相連結的電腦系統）。 現在參照圖3，圖3說明一例示性離子佈植設備2〇〇， 像是圖2中的離子佈植設備101，其中該例示性離子佈植設 傷被更詳細顯示。應該再一次注意的是，雖然離子佈植設 備2〇〇被當成一個例子說明’本發明可以使用各種其他型 式的離子佈植設備與系統實施，像是高能量系統，低能量 系統或其他佈植系統，而且所有這一類的系統都被視為落 13 201007821 在本發明之範疇内。 舉例來說，該離子佈植系統200包含終端212、束線組 件214與終端站216(例如整體被稱為處理腔室），其中該 離子佈植系統通常處在藉由一個更多個真空幫浦218達成 的真空下。舉例來說，該終端212包含：由來源電源供應 222提供電力的離子源220 ;與擷取組件224，該擷取組件 224由擷取電力供應226以從離子源22〇擷取離子並因此 供掏取離子束21〇至束線組件214。舉例來說，與束線組件 214連結的擷取組件224可操作以指引離子往工件228行 進’該工# 228纟置在用於以給定能階佈植於丨中之終端 站216的支撐物229上。 _在-個例子中，該離子源22〇包含電装腔室（沒有顯 示）其中處理材料Msource的離子以高正電位v—提供能 量。應該注意到的是，大致而言會產生正離子，雖然本發 明也可以應用於由離子调，〇 、田離于源220產生負離子的系統。該擷取 組件2 2 4進—步句合'雷將+ ’匕各電漿電極230與一或多個擷取電極 232，其中該電㈣極相對於該-或多錢取電極被偏壓， 但是相對於在離子源22〇 的電漿而洋動（例如該電漿電極 相對於該工件228為120千伏胜 _ 地)。舉例來說，…， 其令該工件典型地為接 ° ^或夕個擷取電極232以小於電漿電極 230的電魔（例如〇_ 1 〇〇千沿s姑u 衍㈠Λ 伏特的操取電麼來偏塵。 位在該一或多個擷取電極 232的負相對電位相對於該電漿 建立了可操作以擁取並加 加連來自離子源220之正離子的锃 電場。舉例來說，〈止離子的靜 該或多個擷取電極232具有一或多個 201007821 與其相關的一或多個擷取孔徑234，其中正電荷離子經由該 或多個掏取孔徑離開離子源2 2 0以形成離子束21 〇，及芦 中該擷取離子的速度通常由提供至該一或多個擷取電極的 電位VExtraet決定。 根據本發明的一例示性方面，該束線組件2 1 4包含具 有靠近離子源220之入口（例如與擷取孔徑234有關）的束導 引器23 5;與具有解析平板236的出口；與接收擷取離子束 春 210並且建立雙極磁場以僅讓合適荷質比或在合適荷質比 範圍内的離子從中通過（例如具有所欲質量範圍之離子的質 量分析離子束）至位在終端站216之工件228的質譜分析器 238。在離子源220之來源材料的離子化產生具有所欲原子 質量之正電街離子的種類。然而，除了所欲離子種類之外， 該離子化處理也產生一部分具有其他原子質量的離子。具 有大於或小於合適原子質量之原子質量的離子並不適用於 佈植並且被視作為不欲的種類。由質譜分析器238產生的 φ 磁場通常會導致在離子束210中的離子以曲線彈道移動， 因此建立了該磁場，如此一來只有原子質量與所欲離子種 類之原子質量相等的離子可以行經束路徑p而到達終端站 216。 ' 根據本發明之另一例示性方面，該離子佈植設備2〇〇 包含可樞轴耦合至此的阻障239’其中該阻障可操作以沿樞 轴旋轉以選擇性地截斷離子束21〇的路徑p以量測離子束 的特性及/或大致上預防離子束21〇進入終端站舉例 來說’該阻障包含可以沿樞軸旋轉以截斷離子束η。之路 15 201007821 ==第裝置’其中圖2的控制 128可操作以 決定之：束的特性是否可以適用於佈^在做了這樣一個 出束路r ’該控制冑m可操作以將旗標法拉第裝置平移 束路控P以免阻礙離子佈植進人工件124。 包含與終端站216有關的法拉第杯（沒有顯示），= 杯。缺少工件228 _，該離子束21〇可操作以撞擊法拉第 根據本發明的另-方面，圖3中位於束導弓以235之 :口的解析平板236連結質譜分析，238 一同操作以消除❹ 來自擷取離子4 2U)的不欲離子種類，該不欲離子種類的 原子質量接近但不同於所欲種類離子的原子質量。舉例來 說，該解析平& 236由玻璃石墨或像是鎢或鈕的另一材料 組成，並且包括"或多個加長孔徑240，纟中在離子束21〇 中的離子在離開束導引$ 235時通過該孔徑。在解析平板 236 ’來自離子束21〇之路徑p(例如圖解為p，）之離子的分 散位在最小值’其中該離子束（p’_p’）的寬度位在最小值而該 離子束210通過解析孔徑24〇。 ❹ 如同上面所解釋的，圖3之質譜分析器238之磁場的 強度與偏向與從離子源22〇擷取出來的離子速度一樣由圖2 的控制器所建立，如此一來，一般而言只有原子量與所欲 種類之原子量（或是荷質比）相等的離子將會行經到達終 端站216之預定的所欲離子束路徑p。具有比所欲離子原子 質量大很多或小彳艮多的原子質量之不欲種類的離子將會劇 烈地偏斜並且衝擊圖3之束導引器235的外殼245。 16 201007821 乂而’假如不欲離子的原子質量幾乎近似於所欲種類 的原子質量，則不欲離子的彈道將只會稍微偏離該所欲離 子束路控p。從而，這樣稍微偏離該所欲離子束路徑p的離 子將會有揸擊解析平板236之上游接觸面242的趨勢。在 時間經過之後’衝擊解析平板236的這一類不欲種類離子 將會傾向於形成在解析平板236上。 在操作離子佈植設備200的期間，像是不欲種類離子 的'于染物材料；來自解析平板240、束導引器235等的濺射 出來的碳；與來自離子源220的摻雜物材料將傾向於形成 在鄰近於離子束210之佈植機元件的表面250。舉例來說， 在重複地佈植離子進入工件228之後，該解析平板236的 上游接觸面242將具有形成汙染物（沒有顯示）的趨勢。此 外來自工件228的光阻材料也可以形成在離子佈植設備 200的内表面上。 汙染物材料在像是解析平板236之元件表面25〇的形 成具有最終在佈植期間成片剝落的趨勢，因此產生了不利 的電氣放電與與粒子問題。進一步來說，沿著解析孔徑2切 周圍（例如圖4A到4b之解析平板236的上游接觸面如） 形成的汙染物進-步造成離子束路徑p，外端附近的所欲離 子撞擊並且驅離該等形成之汗染物。該被驅離之汙染物可 以進-步移動至工# 228的表面’因此潛在性地導致在所 得佈植工件上的各種不欲影響。 電晶體特性（沒有顯示）是形成在工件228上的特性的 其中一種，其中在科技進步時，特性尺寸持續變得越來越 17 201007821 小的時候，產生的電晶體會在非常靠近工件的表面形成。 舉例來說，超淺接面（usj)的形成典型地需要離子佈植以位 於幾千電子伏特到僅僅幾百伏特的能量進行。但是在低能 量的離子束傳送受限於空間電荷效應，因此限制了產量。 已經使用了像是在非常靠近工件228的地方作離子減速的 緩和工具；但是產量可能因為使用這樣的工具而受限，或 是處理的結果可能會被影響。這些問題當中的某些問題可 以藉由使用分子佈植來解決。舉例來說，使用大型硼烷分 子（例如十八硼烷，BlsH22)作為處理材料Ms_ee，藉由在單 〇 —分子中傳送更多個硼原子，直接加強了佈植機的生產 量，其中該分子被提高到單一離子帶電狀態。可以操控像 是BuH22之分子的設計系統可以呈現生產上的優點。舉例 來說，共有的美國專利第6958481號說明了用於產生分子 束的離子源系統，該專利案的内容在這裡併入參考。 當分子束相對地有生產力，與傳統的高電流單一種類 離子佈植系統相比，它們可能對於在離子佈植設備2〇〇内 的粒子汙染會出現特定的難題。舉例來說，目前用在製造 〇 半導體裝置的大部分的典型離子佈植系統（也稱為離子佈植 機）依賴作為離子源處理材料Ms(>u…的氣體種類（像是氫化 物氣體，例如PA、AsH3等）被提供作為在佈植前的初始摻 雜物材料或來源氣體。典型處理材料Ms<jurce的另一個例子 是氣態的BF3。或者舉例來說，像是用於硼烷化學物質之離 子佈植的離子源處理材料Ms〇uree可以以固體型式被提供， 在被引入作為用於離子化之離子源22〇的氣體之前，該固 18 201007821 體來源材料在加熱的坩鍋中昇華。典型的昇華溫度位在9〇 到150°C的等級。但是在離子源22〇内的離子化處理通常小 於ίο%的效率，當殘留氣體經由擷取孔徑234或離子源 220(也稱為離子化腔室）的圓弧狹縫被吹除的時候，該殘留 氣體變成不欲之汙染物。當殘留氣體冷卻的時候，與其有 關的殘留物材料沉積在遍及離子佈植系統2〇〇之元件表面 250上。在先前技術上導入清潔技術以化學蝕刻來自表面 _ 250的殘留物材料，在其中至少部分移除來自表面的殘留物 材料並且形成可以藉由真空幫浦218從系統抽出的氣體。 舉例來說，當使用十八硼烷（BuH22)分子時實施的一 種傳統清潔方法涵蓋了原子I的產生與後續引入氣到離子 佈植系統200,其中該殘留物材料在相關元件之表面之兄上 固體化。該氟因此触刻來自表面25()的殘留物材料，並且 後續藉由-或多個真空幫浦218被抽出系統則。雖缺這一 類的清潔技術在詩延長離子源22Q預防維護之間的時間 馨#目的下在控制汙染物上適度地有效率但是這些技術對 於在處理期間自己找到路徑到達·^件228的粒子汙染的控 制是沒有效的。到目前為止，典型的清潔方法或技術促進 了在該系統也稱作「真以统」）内來自表面25〇之殘 2物塗層或粒子汙染的驅離及，或移除 '然而，發明人目 前了解到離子佈植的重要參數量是實際上沉積在佈植工件 228上的粒子數量’其中在該離子佈植設備200内的塗層與 粒子並沒有汙染該工件，並不是一個處理上的問題。 在工件228上的粒子沉積機制是變動的，而且可能難 19 201007821 以分析。舉例來說，粒子將要沉積在工件228上或傳送至 工件228的可能性是各種傳送機制的函數，這些傳送機制 像是：任何偏斜場的存在或不存在；粒子的數量、尺寸與 位置，粒子或薄膜黏附至基板上的黏附品質；離子束2工〇 的存在與接近與否；粒子帶電荷的能力；粒子及/或工件 與系統200内之其他機械元件的關係。先前對於控制粒+ 汙染的努力都集中在經由下列各者以減少系統中粒子的數 量.粒子汙染的清潔與移除' 藉由設計工件與基板改善黏 附力，或是控制靜電場以減少至工件的粒子傳送。 ❺ 除了 ie些努力之外，本發明提供的有利之處在於僅僅 經由反應或轉換處理變動粒子的組成而不依賴實質上的粒 子移除。舉例來說，當十八硼烷（BuH22)用來當作分子佈植 的來源材料Msouree，固體十八硼烷最終將會分解或轉換成 硼酸dBO3)與二硼院氣體（Β^6)及/或在水的持續存在下 的其他化合物。 因此’根據本發明，像是水蒸氣或是含有水蒸氣（例如 預定數量的水蒸氣或已知的溼度）之空氣之氣體經由氣體源 〇 260通過一或多個閥262被引入離子佈植系統2〇〇，其中沉 積在表面250上的至少一部分的汙染物或粒子從第一狀態 (例如主要是像是十八硼烷或十硼烷的固體硼烷）轉換至第 二狀態（硼酸與二硼烷氣體）。這樣的轉換也被發明人稱為汗 染物的穩定化或鈍化。應該注意的是氣體源260與—或多 個真空幫浦218可以選擇性地流體通聯至終端212、束線組 件214與終端站216其中一或多者。 20 201007821 舉例來說，與像是氟的蝕刻劑氣體比較，引入離子佈 植系統200 #氣體較佳地包含非餘刻劑氣體。舉例來說， 產生的二领燒氣體可以從離子佈I系統或真空腔t 200藉 由—或多個真空幫浦218被抽出，而硼酸可以留在離子佈 植系統内的某處°或者’該二硼烧氣體（或轉換的其他產物） I以留在離子佈植系统2〇〇内而不用特別從該系統抽出。 就此而言，本發明了解到殘留在表面25〇上（或在該系統内） φ 的或多種汙染物之第二狀態的至少一部分（例如硼酸）通 f不會產生粒子汙染在該一或多個工件上。舉例來說，該 或多種汙染物之第二狀態的至少一部分的機械特性（像是 尺寸或黏附力特性）可以允許該—或多種汙染物之第二狀態 的至少一部分殘留在離子佈植系統200内而沒有對後續離 子佈植造成有害的效應。 因此’舉例來說，本發明理解到在引入水蒸氣之後棚 烧的分解產物對於粒子控制可以是有利的，因為分解產物 φ ㈣於上述的—或多種傳送機制可以具有不同特性。為了 初始化轉換處理，氣體可以連續性地被引入離子佈植系統 200的真空腔室或是根據該系統的活動，像是在預防維護期 間或是停機時間被引入，其中該一或多個間262及/或氣 體源260的控制可以進—步經由控制器128控制。 在連續導入氣體的例+中，冑供氣體的流速可以充分 低到：具有其他處理上的影響，像是劑量偏移。應該要注 意的疋，在一個例子中，大部分（例如大於5〇%)的汙染物殘 留在離子佈植系統内，但是該汗染物可能位在變換後的狀 21 201007821 態。也應該注意的是，氣體源260可以包含其他含水氣體， 而且所有這一類的氣體被視為落在本發明的範嘴中。也應 該注意的是’在離子佈植系統200中經由導入氣體之殘留 物棚烧汙染物的穩定化或鈍化可以應用在多種形式的蝴烧 上。其他硼烷的例子包括但不限於：BbHm、b18h22、b2()H24 和像是C^BmH!2的碳硼烷。因此一般而言，本發明可以應 用在使用BnHx+和ΒηΗχ·(其中1〇<η<ι〇〇而且0<=χ<=η+4)與
使用具有三元素分子QnBnHx.(其中Q是額外元素）的離子佈 植系統中。一個這一類元素的例子是c2Bi〇Hi2。 因此，根據本發明的另一方面，圖4說明了用於在请 子佈植系統中減少粒子汙染的方法3〇〇，這肽 子载（例如十人魏）離子佈植所引起的汙= 明，當例示性的方法在這裡被當作一系列的動作或事件身 解釋並說料，將被了解岐本發明不該被這—類動作資 事牛的說月的順序所限制，某些步驟可以以不同順序發3 及/或與偏離這裡顯示與說明的其他步驟同時發生。出
外，根據本發明，可能不需要所有轉性的步驟來施行才 發明的方法。更推—丰水# '來說’將被了解的是該等方法可Ο 與這裡所解釋與說明的 裡m雜一 起施行，也可以與在驾 裡沒有解釋的其他系統一起施行。 提供離：：4所說明的’該方法300開始於在動作305中 束佈植離早植系統’其中該離子佈植系統組構以經由離子 圖2中的離早：❹ 件，該離子束佈植系統像是 植系統100與圖3中的離子佈植系統200。 22 201007821 在一個特別的例子中’該離子佈植系統組構以佈植各種形 式的硼烷進入該一或多個工件。該離子佈植系統包含一或 多個在選擇性真空中的元件，其中該—或多個元件具有與 配置在其上的離子束形成有關的一或多種汙染物。最初該 一或多種汙染物通常是位在第一狀態。
在動作310,氣體被導入或通入離子佈植系統，其中該 氣體通常與該—或多種汙染物的至少-部分反應。舉例來 說，該氣體包含由水蒸氣構成的非蝕刻劑氣體或者是包含 水蒸氣的非蝕刻劑氣體。從而該氣體通常會將該一或多種 汗染物的至少一部分轉換成第二狀態。舉例來說，該第二 狀態可以包含硼酸與二硼烷氣體中的一或多者。 在動作315中，該離子佈植系統1〇〇通常被抽空，其 中3亥第二狀態的該一或多種汙染物的至少一部分維持配置 在該一或多個元件上’而其中該第二狀態的該一或多種汙 染物的至少一部分傾向於不在該一或多個工件上產生粒子 汙染。舉例來說，硼酸可以留下以殘留在該一或多個元件 上，而該二硼烷氣體經由一或多個真空幫浦被移除。 應該注意的是，動作310之氣體的引入可以被持續實 行（例如與動作315的抽空一起實行）或是以排序方式實 行。舉例來說，假如持續實行的話’可以進一步地控制氣 體的流動，因此氣體的流動不會顯著影響該一或多個工件 的處理。 也應該被注意到的是’該爛烧分子（例如B12H22十八蝴 燒分子）可以使用任何適用於掌控硼烷或硼烷群組的任何佈 23 201007821 植裝置加以佈植，該硼烷或硼烷群組像是揭露在美國專利 第 6013 3 32 號；6107634 號；6288403 號；695 8481 號；6452338 號；7185602號與6013332號中的那些硼烷或硼烷群組。由 粒子離子佈植裝置產生的離子束可以組構作為：聚束機 掃描，其中該工件在垂直於通常靜止之聚束的兩個維度上 被機械掃描，該聚束視聚束特性具有近似圓形的粒子直徑 橫截面；帶狀束’其中該束在橫跨工件之方向被固定，而 該工件以垂直方向被機械掃描，而其中該帶狀束可以具有 大的寬高比，而且可以至少和該工件一樣寬；或是電磁式 _ 或靜電場式掃描束，該掃描束以橫跨工件的方向掃描以垂 直方向做機械掃描的該工件。一個例示性的離子佈植裝置 是OPTIMA HD(TM)離子佈植裝置，該來自於Axcelis科技 公司的裝置為商業上可得，該裝置可組構以提供聚束二維 機械掃描。 雖然本發明對於較佳實施例展示並說明，但顯而易見 的是在閱讀與理解本說明書與隨附圖式之後，習於此技術 者會想到等效的替代與修改。特別是關於由上述說明元件 〇 (組件、裝置、電路等）實行的各種功能，該等用以說明這一 類元件的用語（包括對於「構件」的參照）意圖對應或者指出 任何實行該說明元件之特定功能（也就是在功能上等效的） 的任何70件，即使在結構上不等效於實行本發明所解釋之 例示性實施例中功能之揭露構造。此外，當本發明特定的 特徵對於只有多個實施例中其中之一揭露，這一類的特徵 可以與其他實施例的-或多個其他特徵組合’這可能對於 24 201007821 任何給定與特定的應用來說是所希的且有利的 【圖式簡單說明】 圖1為傳統離子佈植系統的平面圖。 2為根據本發明之—方面之例示性離子佈植夺统的 系統層級方塊圖。 呷值糸紈扪 圖3為根據本發明 ❹ 的平面圖。 乃方面之例不性離子佈植設備 圖4為根據本發明之# y ^ ^ -或多個工件期間時用：另—例示性方面在佈植離子進入 塊圖。 曰時用於減少粒子汙染之例示性方法的方 主要元 無 件符號說 明 25